《电力工程基础》习题与解答汇总2

1 第一章 发电厂概述习题与解答 一、简答题 1、简述水力发电、火力发电和风力发电的能量转换过程。 答：水力发电是将水流的动能转换为机械能，再将机械能转换为电能的过程。火力发电是将燃料的化学能转换为热能，再将热能转换为机械能，然后再将机械能转换为电能的过程。风力发电是将空气的动能转换为机械能，再将机械能转换为电能的过程。 2、火电厂按照原动机不同可分哪几类？火电厂的三大主机是什么？ 答：火电厂按照原动机不同可分为汽轮机电厂、燃气轮机电厂、蒸汽 燃气轮机联合循环电厂。锅炉、汽轮机、发电机是常规火力发电厂的三大主 机。 3、简述蒸汽动力发电厂的生产过程。 答：燃料送入锅炉燃烧放出大量的热能，锅炉中的水吸收热量成为高压、高温的蒸汽，经管道有控制地送入汽轮机，蒸汽在汽轮机内降压降温，其热能转换成汽轮机转轴旋转机械功，高速旋转的汽轮机转轴拖动发电机发出电能，电能由升压变压器升压后送入电力系统，而做功后的乏汽（汽轮机的排汽）进入凝汽器被冷却水冷却，凝结成水由给水泵重新打回锅炉，如此周而复始，不断生产出电能。 4、常规燃煤火电厂对环境的污染主要体现在哪些方面？ 答：主要是烟气污染物排放、灰渣排放、废水排放，其中烟气排放中的粉尘 、硫氧化物和氮氧化物经过烟囱排入大气，会给环境造成污染。 5、目前比较成熟的太阳能发电有哪些形式？ 答：太阳能热发电和太阳能光发电。 6、简述闪蒸地热发电的基本原理。 答：来自地热井的热水首先进入减压扩容器，扩容器内维持着比热水压力低的压力，因而部分热水得以闪蒸并将产生的蒸汽送往汽轮机膨胀做功。如地热井口流体是湿蒸汽，则先进入汽水分离器，分离出的蒸汽送往汽轮机做功，分离剩余的水再进入扩容器（如剩余热水直接排放就是汽水分离法，热能利用不充分），扩容后得到的闪蒸蒸汽也送往汽轮机做功。 7、简述双循环地热发电的基 本原理。 答：地下热水用深井泵加压打到地面进入蒸发器，加热某种低沸点工质，使之变为低沸点工质过热蒸汽，然后送入汽轮发电机组发电，汽轮机排出的乏汽经凝汽器冷凝成液体，用工质泵再打回蒸发器重新加热，重复循环使用。为充分利 2 用地热水的余热，从蒸发器排出的地热水去预热器加热来自凝汽器的低沸点工质液体，使其温度接近饱和温度，再进入蒸发器。 8、可用于发电的海洋能有哪几种类型？ 答：可用于发电的海洋能主要为：潮汐能、波浪能、海流能（潮流能）、海水温差能和海水浓度差能。 二、问答题 1、水电站常见的类型有哪几种？抽水蓄能式 水电站具有什么特点？ 答：水电站常见的类型有：河床式水电站、坝后式水电站和引水式水电站。抽水蓄能电站是特殊形式的水电站。当电力系统内负荷处于低谷时，它利用电网内富余的电能，机组采用电动机运行方式，将下游（低水池）水抽送到高水池，能量蓄存在高水池中。在电力系统高峰负荷时，机组改为发电机运行方式，将高水池的水能用来发电。因此，在电力系统中抽水蓄能电站既是电源又是负荷，是系统内唯一的削峰填谷电源，具有调频、调相、负荷备用、事故备用的功能。 2、水力发电有哪些主要特点？ 答： 水力发电主要有以下特点： （ 1）水能是可 再生能源，一般也不会造成水体污染； （ 2）水力发电不排放有害气体、烟尘和灰渣，没有核废料； （ 3）水力发电的效率高，常规水电厂的发电效率在 80%以上； （ 4）水力发电可同时完成一次能源开发和二次能源转换； （ 5）水力发电的生产运行成本低，无需燃料、运行人员较少、管理和运行简便、运行可靠性较高； （ 6）水力发电机组起停灵活，输出功率增减快、可变幅度大，是理想的调峰、调频和事故备用电源； （ 7）水力发电资源一般远离用电负荷中心，开发投资大，工期长； （ 8）无水库调节或水库调节能力较差的水电站，其发电受丰枯季节变 化的影响较大，与用户用电需要不相适应；一般采用水、火、核电站联合供电方式； （ 9）水电站的水库可以综合利用，可获得较高的综合经济效益和社会效益。 （ 10）建有较大水库的水电站，有的水库淹没损失较大，移民较多，并影响野生动植物的生存环境。 3、什么是锅炉？其作用是什么？ 答：锅炉本体实际上就是一个庞大的热交换器，由“锅”和“炉”两部分组成的。锅是指锅炉的汽水系统，完成水变为过热蒸汽的吸热过程。炉是指锅炉的燃烧系统，完成煤的燃烧放热过程。其作用是：燃料在炉膛内燃烧将其化学能转 3 变为烟气热能；烟气热能加热给水，水经 过预热、汽化、过热三个阶段成为具有一定压力、温度的过热蒸汽。 4、风力发电机主要由哪些部件组成？各有什么作用？ 答：风力发电机由风轮、升速齿轮箱、发电机、偏航装置（对风装置）、控制系统、塔架等部件所组成。风轮的作用是将风能转换为机械能，它由气动性能优异的叶片装在轮毂上所组成，低速转动的风轮通过传动系统由升速齿轮箱增速，以便与发电机运转所需要的转速相匹配并将动力传递给发电机。由于风向经常变化，为了有效地利用风能，必须要有对风装置，它根据风向传感器测得的风向信号，由控制器控制偏航电机，驱动与塔架上大齿轮咬合的小 齿轮转动，使机舱始终对准来风的方向。由于风能是随机性的，风力的大小时刻变化，必须根据风力大小及电能需要量的变化及时通过控制系统来实现对风力发电机的起动、调节（转速、电压、频率）、停机、故障保护（超速、振动、过负荷等）以及对电能用户所接负荷的接通调整及断开等。 5、太阳能光发电的基本原理是什么？太阳能电池发电系统一般由哪些设备组成？ 答：光伏发电是根据光生伏打效应原理，利用太阳能电池（光伏）将太阳能直接转化成电能。当太阳光照射到太阳能电池上时，电池吸收光能产生电子 空穴对，从而产生光生电压。太阳能电池（光伏电 池）发电系统一般由太阳能电池方阵、防反充二极管、储能蓄电池、充电控制器、逆变器等设备组成。 6、利用生物质能发电的关键技术在哪方面？生物质能发电主要特点是什么？ 答：利用生物质能发电关键在于生物质原料的处理和转化技术。采用生物质能发电特点是： （ 1）生物质能发电的重要配套技术是生物质能的转化技术，且转化设备必须安全可靠、维护方便； （ 2）利用当地生物资源发电的原料必须具有足够数量的储存，以保证连续供应； （ 3）发电设备的装机容量一般较小，且多为独立运行的方式； （ 4）利用当地生物质能资源就地发电、就地利用， 不需外运燃料和远距离输电； （ 5）城市粪便、垃圾和工业有机废水对环境污染严重，用于发电，化害为 4 利，变废为宝； （ 6）生物质能发电所用能源为可再生能源，资源不会枯竭、污染小、清洁卫生，有利于环境保护。 三、读图题 1、如图 1示为某一水电站的示意图，请回答图中标注所代表的设备或设施名称。 图 1 某一水电站的示意 答： 1水库； 2压力水管； 3水电站厂房； 4水轮机； 5发电机； 6尾水渠道。 2、如图 1示为某一蒸汽动力发电厂的生产过程原理示意图，请回答图中标注所代表的设备名称。 图 1 某一蒸汽动力发电厂的生产过程原理示意 答： 1锅炉； 2汽轮机； 3发电机； 4凝汽器； 5凝结水泵； 6回热加热器； 7给水泵。 3、如图 1示为某一独立运行的风力发电系统的功能模块示意图，请回答图中标注所代表的功能模块名称。 1234567 5 图 1 独立运行的风力发电系统的功能模块 答： 1耗能负载； 2蓄电池组； 3逆变器。 4、如图 1示为某一塔式太阳能发电系统原理示意图，请回答图中标注所代表的设备名称。 图 1某一塔式太 阳能发电系统原理示意 答： 1定日镜； 2接收器； 3塔； 4热盐槽； 5冷盐槽； 6蒸汽发生器； 7汽轮发电机组； 8凝汽器。 控制器 3 交流负载 直流负载 2 1 风力 发电机组 G 6 第二章 电气主接线 习题与解答 一、简答题 1、什么是电气主接线？ 答：电气一次设备根据其作用和工作要求，按一定的顺序连接，用以表示生产汇集和分配电能的电路，称为电气主接线，或一次电路，或主电路。 2、 什么叫电力系统？ 答：由发电厂电气部分、变电所、输配电线路以及用户用电设备有机连接起来的，组成发、变、输、配、用电的整体，称为电力系统。 3、 什么 叫电力网？ 答：电力系统中，由升压、降压变电所和各种不同电压等级的输配电线路连接在一起所组成的部分，称为电力网。 4、 什么叫配电装置？ 答：发电厂和变电所的开关电器、载流导体及必要的辅助设备，根据电气主接线要求建造而成的用来在正常工作情况和故障情况下正确工作的电工建筑物，称为配电装置。 5、 什么叫最小安全净距？ 答：无论正常或过电压情况下都不致发生空气绝缘的电击穿的最小净距，称为最小安全净距。 二、问答题 1、 对电气主接线的基本要求 ? 答：主接线代表了发电厂或变电所电气部分主体结构，是电力系统网络结构的重要 组成部分。它直接影响运行的可靠性、灵活性并对电器选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系 1） 可靠性， 安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本的要求。 2） 灵活性， 电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的切换，并满足扩建要求。 3） 经济性， 主接线的设计应在满足可靠性和灵活性的前提下作到经济合理。经济性包括：投资、占地面积及电能损耗三方面内容。 7 2、倒闸操作中隔离开关相对断路器而言“先通后断”如何理解？ 答：隔离开关没有灭弧装置 ，用隔离开关来断开电路使得在电路断开瞬间产生的电弧没法熄灭，会造成弧光短路，故在断开电路应该由具有灭弧装置的断路器完成，在断开电路时，先断开断路器再断开隔离开关，同里在接通电路时也应由断路器来完成接通，即隔离开关要在断路器合上之前来合上。这个“先通后断”是为了防止用隔离开关带负荷拉合电路。 3、母线隔离开关相对线路隔离开关而言“先通后断”又如何理解？ 答：一般情况下，断路器断开后，电路已没有电流，先拉哪个都可以。但是，若断路器实际并未断开时先拉母线侧隔离开关，则由于隔离开关没有灭弧装置就会造成弧光短路，此时 相当于母线短路，电源侧断路器跳闸，导致全厂停电若先拉线路侧隔离开关，也造成弧光短路，此时相当于线路上短路，线路断路器跳闸，事故影响小。因此，断开线路断路器后，应先拉线路侧隔离开关，最后才拉母线侧隔离开关，以防意外。 4、为什么屋内配电装置室的门要向外开？ 答：这是为了防止万一配电装置内发生油燃烧或爆炸等类似事故时，便于工作人员迅速可靠地撤离事故现场。同时，这样规定也有利于配电装置外的人员在发生上述事故时，可以采取相应的补救措施，不致于在紧急与慌乱中造成配电装置门紧闭、与外界隔离，而引起惨重后果。 5、 什么叫 最大运行方式？什么叫最小运行方式？ 答：电力系统中，为使系统安全、经济、合理运行，或者满足检修工作的要求需要经常变更系统的运行方式，由此相应地引起了系统参数的变化。在设计发电厂、变电所等工程时，选择电气设备和确定继电保护装置整定值时，往往需要根据电力系统不同运行方式下的短路电流值来计算和校验所选用电器、导体的稳定度和继电保护装置的灵敏度。 最大运行方式是系统在该方式下运行时，具有最小的短路阻抗值、发生短路后产生的短路电流最大的一种运行方式。一般根据系统最大运行方式的短路电流值，来校验所选用的电器、导体的稳定 性。 最小运行方式是系统在该方式下运行时，具有最大的短路阻抗值、发生短路后产生的短路电流最小的一种运行方式。一般根据系统最小运行方式的短路电流 8 值，来校验继电保护装置的灵敏度。 6、架空线路、电缆线路的结构，各自的特点及应用。 答：架空线路将导线和避雷线架设在露天的杆塔上，主要由导线、避雷线、杆塔、绝缘子和线路金具等主要部件组成。架空线路露置在空气中，易于检修与维护。利用空气绝缘，建造较为容易。但由于架空线路露天架设，容易遭受雷击和风雨冰雪等自然灾害的侵袭，而且需要大片土地作为出线走廊，对交通、建筑、市容和人 身安全有影响。 电缆线路主要包括电缆线、支撑物和保护层等，其中电缆线导体通常采用多股铜线或铝绞线，以增加其柔韧性，使之能在一定程度内弯曲，以利于施工和存放。电缆线路一般直埋设在土壤、敷设在电缆沟或电缆隧道、穿管敷设等，占地少，整齐美观，受气候条件和周围环境的影响小，传输性能稳定，故障少，供电可靠性高，维护工作量少。因此在如城市人口密集区，重要公共场所等往往采用电缆出线。但电缆线路的投资大，线路不易变动，寻测故障难，检修费用大，电缆终端的制作工艺要求复杂等。 架空线路的设备简单，建设费用比电缆线路低，电压等级 越高，二者在投资上差距就越显著。 7、放射式接线特点？树干式的特点？ 答：放射式接线的特点：本线路上故障不影响其它线路；容易进行继点保护装置的整定，并易于实现自动化 ； 树干式配电系统有可能降低投资费用和有色金属消耗量，使变、配电所的馈线出线少，占用出线走廊小，结构简单的特点。 8、如何区别屋外中型、半高型、高型配电装置？ 答：屋外中型、半高型、高型配电装置的区别主要是指电气设备与母线及母线与母线之间在空间布置上是否有重叠。当电气设备布置在同一个水平面上，与母线在空间上无重叠布置为屋外中型布置；当母线 及母线隔离开关高层抬高，把断路器等电气设备布置在其下方，母线与电气设备具有重叠布置为屋外半高型布置；当母线与母线具有重叠布置，使配电装置占地面积进一步减小，空间进一步提高，为屋外高型布置。中型布置占地面积最大，但运行维护最方便，有色金属耗量少，高型布置占地面积最小，但运行维护最不方便，有色金属耗量最大，半高型布置居两者之中。 9、试画出内桥接线方式接线图，并说明应用范围和优缺点。 9 答：绘图见图 2桥接线的特点是：线路投切比较方便，线路故障仅是故障线路跳闸，不影响其它回路运行，但变压器故障时与该变压器 连接的两台断路器均须跳闸，从而影响了同侧线路的运行；此外，变压器的停、投比较麻烦，需要操作两台断路器，并使同侧线路短时停电。但由于变压器比较可靠，故障较少，一般不经常切换，因此采用内桥接线较多。 10、试画出不分段单母线和用断路器分段的单母线的基本接线形式，并说明后一种接线比前一种接线在可靠性和灵活性方面有哪些提高？ 答：单母线接线和单母线用断路器接线分别见图 2母线接线可靠性较高表现在，任一母线段或母线侧隔离开关故障或检修，另一母线段可以不停电，并可供电给一级负荷，不至于发生 全厂或全变电站停电事故。灵活性较高表现在：任一馈电线路都可以从两个母线段获得电源，两段母线分列和并列运行操作简单、方便能较好地适应运行方式的变化。 11、某 110两台主变，其中 10 110 4 回出线，采用单母线带旁路接线，请（ 1）画出 110压等级接线图。（ 2）设现要对出线 1断路器进行检修进行停电，要求出线 1不停电，写出倒闸操作过程。 答： （ 1）单母线带旁路接线见图 2 （ 2）对出线 1断路器检修的倒闸操作过程： 1）合 旁路母线充电，并检验旁路母线； 若母线完 好 2）合 时出线 1为双回路供电。 3）断 出断路器 12、写出双母线接线中检修工作母线的倒闸操作过程。 答：设当前运行方式为单母线运行母线 1（ 作，母线 2 备用，母联回路断开，要检修母线 1（ 如图2闸操作过程如下： 1) 合 母线 2充电。 2) 合 出线 1倒到母线 2。同理可以把其他回路倒到母线 2。 3) 当全部进出线都倒闸到 三、计算题 1、某县拟建 一 35关变电所，根据负荷调查统计表明，在 5 10 年建设规划期 间， 100000、二级负荷共占 75），最小负荷 7000八回出线向各用户供电； 35有两回线路，一回与电力系统联络，一回供电给县水泥厂，水泥厂最大负荷 3000小负荷 2000拟定一个技术经济比较合理的电气主接线方案。可供选择的主变压器额定容量系列为： 1000、1250、 1600、 2000、 2500、 3150 、 4000、 5000、 6300、 8000、 10000、 12500、 11 16000 解：（ 1）主变台数、容量选择： 1） 由于 10荷中 一、二级负荷共占 75 ，变电站在该地区为较为重要的变电站，负荷要求两独立电源供电，故主变台数设 2台，备用方式为暗备用。 2） 主变容量选择考虑 52台主变互为备用，正常时每台供 50的负荷，当一台主变发生故障时，另一台要在事故过负荷能力的情况下带上 一、二级负荷 即总负荷的 75。考虑主变容量 0000/7000kW k V T 7 8 0 0 0c o 0 0 ， 选择容量为 8000变压器 2 台。正常时一台承受 5000负荷，负荷率为： %708000*000 满足经济运行要求。当一台主变因故退出运行时，另一台主变承当的 75负荷，其负荷率为； 0*5 00 变压器运行足以满足要求。 （ 2）主接线方案拟定； 1） 35回到电力系统即电源，令一回到县水泥厂即 352台主变，可以考虑只有一回电源 35可用单母线接线；两回线路， 2台主变又可以考虑为桥式接线，因为到县水泥厂是 35的转供负荷，可以考虑外桥接线。 2） 10级负 荷比例大，考虑用单母线分段接线，用成套开关柜布置，布置简单，经济性好。可靠性能满足要求 。 3） 故可以拟定供电可靠性灵活性方案有 2：一为 350为 3510 （ 3）主接线方案确定： 12 对两方案进行经济比较，不同部分只在 35，单母线接线用四台断路器，外桥接线用 3台断路器。但是单母线接线二次继电保护配合等相对简单，对各个负荷计量点明确，外桥接线虽然节省一台断路器，但其如果发生故障会影响主变的供电，一台主变要退出工作，且 35 路器价格不高，综合考虑故 35采用单母线接线。变电站主接线方案最终确定为： 35用单母线接线， 10图 2 13 第三章 输电网运行分析 习题与解答 一、问答题 1、电能质量的主要指标是？其要求分别是？ 答：电能质量的三个主要指标是电压、频率、波形。电压要求：我国目前规定 35以上电压允许变化为 %5 ， 10以下为 %7 ，低压照明及农业用户为（ 5 ；频率要求：正常运行时，中小系统允许频率偏差为 ，允许时间 40s,大系统为 ，允许时间 30s；事故运行时， 30，15，但不低于 H ；波形畸变率要求： 110 3566 6 10 网 2、采用标么制进行计算电网参数的优点？ 答：三相电路的计算公式与单相电路相同，三相功率的标么值与单相功率标么值相等；采用标么制计算的数量级比较小，计算比较简单；选定全网的基准功率以及各级的基准电压后，直接进行标么值计算，计算参数不需折算。 3、潮流计算机计算时，节点一般如何分类？ 答： 点的有功 是给定的 ，节点电压幅值和相角（ U、 ）是待求量，通常变电所母线属于此类； 点：节点的有功功率 P 和电压幅值 U 是给定的，节点无功和电压相角（ Q、 ）是待求量，当节点处有足够的可调无功量，可以维持给定电压幅值时，该节点可选为 点，一般为有一定无功储备的发电厂和具有可调无功电源的变电所母线；平衡节点：承担系统有功平衡的节点，一般选主调频发电厂。 4、潮流计算的目的？ 答：可以判断系统各元件（输电线、变压器等）是否过负荷；可 以判断各节点电压是否满足电能质量要求；以便正确选择系统运行方式；作为设备选型依据，以满足技改要求；为系统规划运行提供必要的依据；可以为系统调压计算、经济运行计算等提供必要的数据。 5、电力系统等值电路中精确和近似计算的区别及其各自使用的场合？ 答：利用电网或元件的额定电压进行电路等效参数计算或归算，称精确计算，一般用于电力系统稳态分析；利用各级电压的平均值进行电路等效参数计算或归 14 算，称近似计算，一般用于系统故障分析。 二、分析题 1、试用单位长度电抗计算公式分析采用分裂导线的优点？ 答：采用分裂导线， 增大了导线的等效半径，所以其单位长度电抗值相对普通减小，具体分析如下：普通导线的单位电抗1 0 . 1 4 4 5 l g 0 . 0 1 5 7r（ ）；其中r 表示导线半径； 分裂导线的单位长度电抗1 0 . 0 1 5 70 . 1 4 4 5 l ( ) ，1 2 2 3 1()ne q nr r d d d， 2 1 3 1 nd d d、表示某根导线与其余 1分裂根数超过 4根时，电抗值下降不明显，故一般不超过 4根。 2、潮流问题中系统变量的约束条件一般是？ 答：常用的约束条件如下： （ 1）节点电压幅值需控制在一定的范围内，即满足m in m a U； （ 2）电源节点的功率需满足 (3)节点间的相位差应满足 ，以保证系统的稳定性。 3、系 统频率调整中，怎样才能做到频率无差调节（试作图说明）？（ 5分） 答： 二次调频可以实现，如图 3示， 0：发电机组增发的功率0调速器作用增发的 ,负荷调整效应减少的负荷功 率 (；当 0 0 0，即 f 0，实现无差调节。 m i n m a xm i n m a xG i G i G iG i G i G Qm a xi j i j 15 0f0PL0P0 3 二次调频示意 4、标么制计算中线电压和相 电压、三相和单相功率标么值相等，试加以简析。 答：一般对称的三相电力系统进行分析计算时，均化为等值星形电路，电压、电流的线与相之间的关系以及三相功率与单相功率之间的关系如下： 、3*333 )1( ，其中， U 、 I 、 S 表示线电压、线电流、三相功率；1(电流、单相功率；且 、 、， 所以 )1(3 3 谓电晕现象？产生电晕的临界电压称？ 答：导线表面的电场强度大于空气分子的游离程度，使之发生电离的现象 。产生电晕的临界电压称电晕起始电压也称起晕电压。124 9 . 3 l g U m m r r，当线路运行电压大于 “滋滋”作响。其中1般晴朗天气2m 1，恶劣天气2见灵敏度满足要求。 57 第八章 防雷与接地 习题与解答 一、简答题 1、什么是工作接地、保护接地、防雷接地？ 答：（ 1）工作接地：为保证电力系统正常工作而采取的接地，即星型连接的变压器或发电机中性点接地运行方式。（ 2）保护接地：一切正常不带电而由于 绝缘损坏有可能带电的金属部分（电气设备金属外壳、配电装置的金属构架等）的接地，目的是设备绝缘损坏而使金属外壳没有危及人身安全的电压。（ 3）防雷接地：使用防雷保护装置（如避雷针、避雷线、避雷器）导泄雷电流的接地。 2、何为接触电压和跨步电压？ 答：（ 1）接触电压：当人触及漏电外壳，加于人手与脚之间的电压，称为接触电压，即通常按人站在距设备水平距离 地面上，手触设备所承受的电压。（ 2）跨步电压：当人在分布电压区域内跨开一步，两脚间（相距 承受的电压称为跨步电压。 3、雷电是如何产生的？ 答：积 云的形成：地面湿气受热上升，在空中与不同冷热气团相遇，凝成水滴或冰晶，形成积云。 雷云的形成：积云在运动过程中受到强气流的作用，形成了带有正负电荷的两部分积云，这种带电积云称为雷云。 云与云及云与地强大电场的形成：受上下气流的强烈撞击和摩擦，雷云中的电荷越积越多，一方面在空中形成了正负不同雷云间的强大电场，另一方面临近地面的雷云使大地或建筑物感应出与其极性相反的电荷，这样雷云与大地或建筑物间也形成了强大电场。 导电通道的形成：强大电场强度破坏空气的绝缘性能，使之变为导体，在雷云和大地之间形成导电通道 。 先导放电：从雷云到大地之间以逐级发展的、高电导的、高温的、具有极高电位的先导通道将雷云到大地之间的气隙击穿而形成的放电过程。 主放电：当先导放电的头部接近异性雷云的电荷中心或地面上的感应电荷中心时，就开始进入放电的第二阶段，即主放电阶段。主放电又叫回击放电，其放电电流即雷电流可达几十万安培，电压可达几百万伏，温度可达 2 万摄氏度。在 58 几个微秒时间内，使周围的空气通道烧成白热而猛烈膨胀，并出现耀眼的亮光和巨响，这就是通常所说的“打闪”和“打雷”。 4、避雷针的保护有什么特点？ 答：避雷针高于被保护物，使先导向 避雷针方向发展，将雷电吸引到避雷针本身上来，由于避雷针具有良好的接地，可以安全地将雷电流引入大地，从而保护了设备免受直接雷击。 5、变电所对直击雷和雷电波的入浸各采取什么防范措施？ 答：（ 1）装设避雷针，防止直击雷；（ 2）在靠近变压器侧装设阀型避雷器，以限制雷电波入侵时的过电压；（ 3）变电所进线段保护，以限制流经避雷器的雷电流和限制入侵波的陡度；（ 4）三绕组变压器的低压绕组任一相装设避雷器，防止感应过电压。 二、分析题 1、 为什么电压等级高的电网中性点采用直接接地的方式？ 答：电压等级较高时，当发生单相接地，如 果采用直接接地的方式，则中性点对地电位不变，非故障相对地电压还是相电压，降低了电力网绝缘的投资，而且电压等级越高，效果越明显；而中性点不接地或者经消弧线圈接地时，中性点对地电位变成相电压电位，因此非故障相对地电压变成线电压大小，造成了较大的绝缘投资。 2、 为何同一台发电机、变压器或母线供电的低压线路只能采用一种保护方式？ 答：因为在三相四线制采用保护接零方式的电力网中，如有采用保护接地方式的电气装置时，当后者一根绝缘损坏发生碰壳短路时，接地电流将受到接地电阻的限制，致使保护装置不动作，故障不能及时切除。同时，当 接地电流通过电源的中性点接地电阻时，零线上产生高电位，使采用保护接零的电气设备上都将带有不允许的高电位，而危及工作人员的安全。 3、 管型避雷器与保护间隙有何不同和相同之处？ 答：管型避雷器与保护间隙的相同点： （ 1）都有两个间隙；（ 2）当雷电波入侵时，都是间隙先击穿，工作母线接地，避免了被保护设备上的电压升高，从而保护了设备。 59 管型避雷器与保护间隙的不同点： （ 1）保护间隙的两个间隙不是串联的，而管型避雷器的间隙是串联的； （ 2）保护间隙的熄弧能力比较差，往往不能自行熄灭，续流比较严重，会引起断路器跳闸；管型避 雷器具有较高熄弧能力，续流消失时间较快。 4、为什么额定电压低于 35 答：低于 35线路是中性点不接地系统，当雷击杆顶对一相导线放电时，工频接地电流很小，不会引起线路的跳闸；线路比较低，受到建筑物和树木的保护，累击的几率比较小。 5、试说明在何种情况下，保护变电所免受直击雷的避雷针可以装设在变电所的构架上，何种情况下则又不行，为什么？ 答：对于 110以上的变电所，可以将避雷针架设在配电装置的构架上，这是由于此类电压等级配电装置的绝缘水平较高，雷击避雷针时在配电构架上出现 的高电位不会造成反击事故。 对于 35以下的变电所，因其绝缘水平较低，故不允许将避雷针装设在配电构架上，以免出现反击事故，需要架设独立避雷针。 三、计算题 1、某工厂油罐直径 12 米，高出地面 15 米，现在采用单根避雷针保护，针距离罐壁至少 5米的距离，求避雷针的高度。 解：当针距离罐壁至少 5 米时，为了保护整个油罐，则保护的半径至少 17米。 根据下式：)2()2)1()(,21）式计算，则避雷针的保护高度达到 32 米，不满足2，因 为米15按照（ 2）式计算， 米15米17入（ 2），得出 h 米。即在距离罐壁